JP2005295458A - 情報検出装置，情報埋め込み装置，画像処理システム，情報検出方法，および情報埋め込み方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 透かし検出失敗時における原因の切分けを容易にし，再検出時に適切な画像を入力するための補助となる情報を提供することの可能な情報検出装置を提供する。
【解決手段】 入力画像上の付加情報を検出する情報検出装置１３は，入力画像が入力される入力部１０９と，入力画像上の付加情報を検出する検出部１１０と，検出された付加情報から，付加情報領域が入力画像内に不足なく存在するかを判定し，付加情報領域が不足していると判定した場合に，不足領域の位置方向を検出する領域判定部１１１と，不足領域の位置方向を出力する出力部１１２と，を備えたことを特徴とする。透かし領域の欠落の有無を判定し，欠落領域の情報を通知することで再検出時に適切な画像を入力するための補助となる情報を提供できる。
【選択図】 図２１

Description

本発明は，印刷媒体上の電子透かしを用いた，情報の埋め込み／読み取り処理にかかり，特に，情報検出装置，情報埋め込み装置，画像処理システム，情報検出方法，および情報埋め込み方法に関する。

印刷媒体上の電子透かしを用いた，情報の埋め込み／読み取り処理に関する従来技術として，特開２００３−２０９６７６号公報「印刷文書への秘密情報埋め込みおよび検出方法」に開示される技術がある。同文献の電子透かし読み取り方法では，電子透かしを印刷した媒体をスキャナ・カメラ等の入力デバイスによって取得し，得られた画像を入力画像として画像処理により透かし信号を検出し，情報読み取りを行っている。

この方法において，印刷媒体の入力時に入力条件により印刷媒体上の透かし信号領域が入力画像に収まらず，はみ出してしまう場合がある。特にカメラでの撮影では，媒体と撮影部の位置関係が固定でないため，入力画像外の透かし領域が発生する可能性がある。また，給紙装置を備えるスキャナでは，用紙送りの不具合などにより用紙位置のずれが発生し，透かし領域がはみ出してしまう場合がある。この場合，正常に入力されなかった媒体部分の透かし信号は当然検出不能である。

このように透かし信号が一部欠落している入力画像において，透かし信号より情報読み取りが可能かは，透かし符号の埋め込み形式や誤り訂正能力に依存して決まる。誤り訂正能力を超える場合は透かし媒体の一部，または全体の情報読み取りが失敗する。それにより，信号の耐エラー性は低下する。

一方，透かし印刷媒体の情報読み取りが失敗する場合には，その原因として透かし領域の欠落の他に，印刷時の不具合による透かし品質の不良，媒体の汚れ等による透かし信号の劣化，ピントずれ・歪み等による入力時の環境要因などが考えられる。

原因が透かし領域の欠落による場合であれば，透かし領域を入力画像内に収まるよう正しく再入力を行うことによって，情報読み取りが可能である。対して他の原因による場合であれば，単純な再入力では読み取り可能にはならない。

特開２００３−２０９６７６号公報 特開２００３−１０１７６２号公報

従来は透かし読み取り処理の失敗の場合，原因を自動で判断する手段がないため，透かし領域の欠落がないかを入力画像から人手で判断し，透かし媒体の再入力（再撮影や再スキャンなど）を行う必要があった。これは給紙装置付スキャナによる自動処理では大きな負担となる。また，媒体の再入力時に，適切な媒体位置を示す指針がないため，再び欠落領域を生じた画像を入力してしまう場合もあった。

本発明は，従来の電子透かし技術が有する上記問題点に鑑みてなされたものであり，本発明の目的は，画像上に付加された透かしなどの付加情報の検出（検証）失敗時における原因の切分けを容易にし，再検出時に適切な画像を入力するための補助となる情報を提供することの可能な，新規かつ改良された情報検出装置，情報埋め込み装置，画像処理システム，情報検出方法，および情報埋め込み方法を提供することである。

上記課題を解決するため，本発明の第１の観点によれば，入力画像上の付加情報を検出する情報検出装置が提供される。本発明の情報検出装置は，
入力画像が入力される入力部（１０９）と，入力画像上の付加情報を検出する検出部（１１０）と，検出された付加情報から，付加情報領域が入力画像内に不足なく存在するかを判定し，付加情報領域が不足していると判定した場合に，不足領域の位置方向を検出する領域判定部（１１１）と，不足領域の位置方向を出力する出力部（１１２）と，を備えたことを特徴とする（請求項１）。

かかる構成によれば，情報読み取り時の入力画像について，付加情報領域の欠落の有無を判定し，欠落領域の画像上の方向および欠落領域の大きさを利用者に通知することができる。このようにして，付加情報検出失敗時の原因の切分けを容易にする。加えて，欠落領域の情報を通知することで再検出時に適切な画像を入力するための補助となる情報を提供できる。

本発明の情報検出装置において，以下のような応用が可能である。

入力画像上の付加情報は，（透かし信号情報のように）入力画像の全面に（繰り返し）埋め込まれた情報であってもよい（請求項２）。あるいは，入力画像上の付加情報は，（バーコードのように）入力画像の一部の領域に埋め込まれた情報であってもよい（請求項３）。このように，本発明は様々な形式の付加情報に対応可能である。

領域判定部（１１１）は，入力画像の境界（輪郭あるいは境界線ともいう。）付近の付加情報を集計し，付加情報領域が入力画像の境界に十分近いかを判断することにより，付加情報領域が入力画像内に不足なく存在するかを判定するようにしてもよい（請求項４）。例えば，境界線から内側へ一定ピクセル分を探索し，その領域における付加情報の検出量に応じて，付加情報領域が入力画像内に不足なく存在するかを判定するようにしてもよい。

領域判定部（１１１）は，入力画像の境界に対して，法線方向に付加情報を収集することにより，付加情報領域が入力画像内に不足なく存在するかを判定するようにしてもよい（請求項５）。付加情報検出で得られた信号位置情報の補正処理（例えば，逆回転補正処理）を行うことなく，入力画像の境界付近に付加情報が存在しているかを判定できる。

入力画像上の付加情報が，付加情報領域の境界付近に境界用の信号が配置されたものである場合に，領域判定部（１１１）は，境界用の付加情報信号から付加情報領域の境界を検出し，検出された境界が閉路を形成しているかを判定することにより，付加情報領域が入力画像内に不足なく存在するかを判定するようにしてもよい（請求項６）。より適切に不足領域の方向を判定することができる。

入力画像上の付加情報が，付加情報領域の内部に画像上の位置を表す位置情報信号が配置されたものである場合に，領域判定部（１１１）は，付加情報領域に埋め込まれた位置情報信号を検出し，検出された位置情報から推定領域として付加情報領域全体の大きさを検出し，検出された位置情報から検出領域として推定領域内の付加情報を検出した位置を検出し，推定領域と検出領域から付加情報領域に不足があるかを判定することにより，付加情報領域が入力画像内に不足なく存在するかを判定するようにしてもよい（請求項７）。付加情報領域に不足のある入力画像においても，付加情報領域の全体の範囲を算定することができる。このようにして，不足部分の範囲を使用者に通知することができ，利便性が向上する。

入力画像上の付加情報が，複数の独立して読み取りできる分割付加情報の集合である場合に，領域判定部（１１１）は，付加情報領域に埋め込まれた位置情報信号を検出し，検出された位置情報から推定領域として付加情報領域全体の大きさを検出し，検出された位置情報から検出領域として推定領域内の付加情報を検出した位置を検出し，推定領域と検出領域から付加情報領域に不足があるかを判定することにより，付加情報領域が入力画像内に不足なく存在するかを判定するようにしてもよい（請求項８）。復号できた分割小領域内の情報を読み取ることができる。そのため，重要な情報などを冗長して埋め込んでおけば，復号できた分割小領域からその情報を読み取ることができるので，情報検出の信頼性が向上する。

以上のような本発明の情報検出装置は，例えば携帯電話などの携帯端末機やデジタルカメラなどとして実現することも可能である。すなわち，入力部は，入力画像を撮像する撮像手段（カメラ機能や赤外線通信機能など）であり，出力部は，情報を画面上に表示する表示手段（液晶モニタなど）であり，入力部，検出部，領域判定部，および出力部を，携帯可能な筐体に一体に備えるようにしてもよい（請求項９）。

本発明の第２の観点によれば，画像上に付加情報を埋め込む情報埋め込み装置が提供される。本発明の第１の情報埋め込み装置は，画像上の付加情報として，付加情報領域の境界付近に境界用の信号を配置する画像形成部（１０５）を備えたことを特徴とする（請求項１０）。

本発明の第２の情報埋め込み装置は， 画像上の付加情報として，付加情報領域の内部に画像上の位置を表す位置情報信号を配置する画像形成部（１０５）を備えたことを特徴とする（請求項１１）。

本発明の第３の情報埋め込み装置は， 画像上の付加情報を，複数の独立して読み取りできる分割付加情報の集合として埋め込む画像形成部（１０５）を備えたことを特徴とする（請求項１２）。

本発明の第３の観点によれば，画像上に付加情報を埋め込む情報埋め込み装置（１１）と，入力画像上の付加情報を検出する情報検出装置（１２）とを含む画像処理システム（１０）が提供される。本発明の第１の画像処理システムでは，情報埋め込み装置（１１）は，画像上の付加情報として，付加情報領域の境界付近に境界用の信号を配置し，情報検出装置（１２）は，境界用の付加情報信号から付加情報領域の境界を検出し，検出された境界が閉路を形成しているかを判定することにより，付加情報領域が入力画像内に不足なく存在するかを判定することを特徴とする（請求項１３）。

本発明の第２の画像処理システムでは，情報埋め込み装置は，画像上の付加情報として，付加情報領域の内部に画像上の位置を表す位置情報信号を配置し，情報検出装置（１２）は，付加情報領域に埋め込まれた位置情報信号を検出し，検出された位置情報から推定領域として付加情報領域全体の大きさを検出し，検出された位置情報から検出領域として推定領域内の付加情報を検出した位置を検出し，推定領域と検出領域から付加情報領域に不足があるかを判定することにより，付加情報領域が入力画像内に不足なく存在するかを判定することを特徴とする（請求項１４）。

本発明の第３の画像処理システムでは，情報埋め込み装置（１１）は，画像上の付加情報を，複数の独立して読み取りできる分割付加情報の集合として埋め込み，情報検出装置（１２）は，付加情報領域に埋め込まれた位置情報信号を検出し，検出された位置情報から推定領域として付加情報領域全体の大きさを検出し，検出された位置情報から検出領域として推定領域内の付加情報を検出した位置を検出し，推定領域と検出領域から付加情報領域に不足があるかを判定することにより，付加情報領域が入力画像内に不足なく存在するかを判定することを特徴とする（請求項１５）。

上記本発明の画像処理システムの応用例として，情報検出装置は，例えば携帯電話などの携帯端末機やデジタルカメラなどとして実現することも可能である。すなわち，情報検出装置は，画像を撮像する撮像手段（カメラ機能や赤外線通信機能など）と，付加情報領域が入力画像内に不足なく存在するかを判定した判定結果を画面上に表示する表示手段（液晶モニタなど）とを備え，撮像手段および表示手段を，携帯可能な筐体に一体に備えた携帯端末機として実現することも可能である（請求項１６）。

本発明の第４の観点によれば，入力画像上の付加情報を検出する情報検出方法が提供される。本発明の情報検出装置は，入力画像が入力される入力工程（１０９）と，入力画像上の付加情報を検出する検出工程（１１０）と，検出された付加情報から，付加情報領域が入力画像内に不足なく存在するかを判定する領域判定工程（１１１）と，付加情報領域が不足していると判定された場合に，不足領域の位置方向を検出する方向検出工程と，不足領域の位置方向を出力する出力工程（１１２）と，を含むことを特徴とする（請求項１７）。

かかる方法によれば，情報読み取り時の入力画像について，付加情報領域の欠落の有無を判定し，欠落領域の画像上の方向および欠落領域の大きさを利用者に通知することができる。このようにして，付加情報検出失敗時の原因の切分けを容易にする。加えて，欠落領域の情報を通知することで再検出時に適切な画像を入力するための補助となる情報を提供できる。

本発明の情報検出方法において，以下のような応用が可能である。

入力画像上の付加情報は，（透かし信号情報のように）入力画像の全面に（繰り返し）埋め込まれた情報であってもよい（請求項１８）。あるいは，入力画像上の付加情報は，（バーコードのように）入力画像の一部の領域に埋め込まれた情報であってもよい（請求項１９）。このように，本発明は様々な形式の付加情報に対応可能である。

領域判定工程（１１１）において，入力画像の境界付近の付加情報を集計し，付加情報領域が入力画像の境界に十分近いかを判断することにより，付加情報領域が入力画像内に不足なく存在するかを判定するようにしてもよい（請求項２０）。例えば，境界線から内側へ一定ピクセル分を探索し，その領域における付加情報の検出量に応じて，付加情報領域が入力画像内に不足なく存在するかを判定するようにしてもよい。

領域判定工程（１１１）において，入力画像の境界に対して，法線方向に付加情報を収集することにより，付加情報領域が入力画像内に不足なく存在するかを判定するようにしてもよい（請求項２１）。付加情報検出で得られた信号位置情報の補正処理（例えば，逆回転補正処理）を行うことなく，入力画像の境界付近に付加情報が存在しているかを判定できる。

入力画像上の付加情報が，付加情報領域の境界付近に境界用の信号が配置されたものである場合に，領域判定工程（１１１）において，境界用の付加情報信号から付加情報領域の境界を検出し，検出された境界が閉路を形成しているかを判定することにより，付加情報領域が入力画像内に不足なく存在するかを判定するようにしてもよい（請求項２２）。より適切に不足領域の方向を判定することができる。

入力画像上の付加情報が，付加情報領域の内部に画像上の位置を表す位置情報信号が配置されたものである場合に，領域判定工程（１１１）において，付加情報領域に埋め込まれた位置情報信号を検出し，検出された位置情報から推定領域として付加情報領域全体の大きさを検出し，検出された位置情報から検出領域として推定領域内の付加情報を検出した位置を検出し，推定領域と検出領域から付加情報領域に不足があるかを判定することにより，付加情報領域が入力画像内に不足なく存在するかを判定するようにしてもよい（請求項２３）。付加情報領域に不足のある入力画像においても，付加情報領域の全体の範囲を算定することができる。このようにして，不足部分の範囲を使用者に通知することができ，利便性が向上する。

入力画像上の付加情報が，複数の独立して読み取りできる分割付加情報の集合である場合に，領域判定工程（１１１）において，付加情報領域に埋め込まれた位置情報信号を検出し，検出された位置情報から推定領域として付加情報領域全体の大きさを検出し，検出された位置情報から検出領域として推定領域内の付加情報を検出した位置を検出し，推定領域と検出領域から付加情報領域に不足があるかを判定することにより，付加情報領域が入力画像内に不足なく存在するかを判定するようにしてもよい（請求項２４）。復号できた分割小領域内の情報を読み取ることができる。そのため，重要な情報などを冗長して埋め込んでおけば，復号できた分割小領域からその情報を読み取ることができるので，情報検出の信頼性が向上する。

本発明の第５の観点によれば，画像上に付加情報を埋め込む情報埋め込み方法が提供される。本発明の第１の情報埋め込み方法は，画像上の付加情報として，付加情報領域の境界付近に境界用の信号を配置する画像形成工程（１０５）を含むことを特徴とする（請求項２５）。

本発明の第２の情報埋め込み方法は，画像上の付加情報として，付加情報領域の内部に画像上の位置を表す位置情報信号を配置する画像形成工程（１０５）を含むことを特徴とする（請求項２６）。

本発明の第３の情報埋め込み方法は，画像上の付加情報を，複数の独立して読み取りできる分割付加情報の集合として埋め込む画像形成工程（１０５）を含むことを特徴とする（請求項２７）。

また，本発明の他の観点によれば，コンピュータ（携帯電話などの携帯端末機やデジタルカメラなどを含む）を，上記情報検出装置または情報埋め込み装置として機能させるためのプログラムと，そのプログラムを記録した，コンピュータにより読み取り可能な記録媒体が提供される。ここで，プログラムはいかなるプログラム言語により記述されていてもよい。また，記録媒体としては，例えば，ＣＤ−ＲＯＭ，ＤＶＤ−ＲＯＭ，フレキシブルディスクなど，プログラムを記録可能な記録媒体として現在一般に用いられている記録媒体，あるいは将来用いられるいかなる記録媒体をも採用することができる。

なお上記において，構成要素に付随して括弧書きで記した参照符号は，理解を容易にするため，後述の実施形態および図面における対応する構成要素またはステップを一例として記したに過ぎず，本発明がこれに限定されるものではない。

以上説明したように，本発明によれば，透かし検出失敗時の原因の切分けを容易にし，再検出時に適切な画像を入力するための補助となる情報を提供することが可能である。

以下に添付図面を参照しながら，本発明にかかる情報検出装置，情報埋め込み装置，画像処理システム，情報検出方法，および情報埋め込み方法の好適な実施形態について詳細に説明する。なお，本明細書および図面において，実質的に同一の機能構成を有する構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

（第１の実施形態）
図１は，第１の実施形態の構成を示す図である。
本実施形態にかかる画像処理システム２０は，図１に示したように，情報埋め込み装置１１と，情報検出装置１３を含んで構成されている。そして，情報埋め込み装置１１から出力された印刷媒体１０８を，情報検出装置１３に入力する構成となっている。以下に，情報埋め込み装置１１および情報検出装置１３の詳細について説明する。

（情報埋め込み装置１１）
情報埋め込み装置１１は，図１に示したように，埋め込み情報１０２および文書データ１０３を処理する装置であり，文書画像形成部１０４と，透かし画像形成部１０５と，透かし入り文書画像合成部１０６と，出力デバイス１０７を備えて構成されている。以下に各構成要素について詳細に説明する。

埋め込み情報１０２は媒体に透かし信号として埋め込む情報（文字列や画像，音声データなど）である。文書データ１０３は文書作成ツール等により作成された，透かしを埋め込むデータである。

文書画像形成部１０４では媒体に印刷された状態の画像が作成される。具体的には，文書画像中の白画素領域は何も印刷されない部分であり，黒画素領域は黒塗料で印刷される部分である。

透かし画像形成部１０５では，埋め込み情報１０２をディジタル化して数値に変換したものをＮ元符号化（Ｎは２以上）し，符号語の各シンボルをあらかじめ用意した信号に割り当てる。信号は任意の大きさの矩形領域中にドットを配列することにより任意の方向と波長を持つ波を表現し，波の方向や波長に対して信号パターンを割り当てたものである。透かし画像は，これらの信号がある規則に従って画像上に配置されたものである。

透かし入り文書画像合成部１０６では文書画像と透かし画像を重ねあわせて透かし入りの文書画像を作成する。

出力デバイス１０７はプリンタなどの出力装置で，透かし入り文書画像を媒体に印刷する。したがって，文書画像形成部，透かし画像形成部，透かし入り文書画像合成部はプリンタドライバの一機能として実現されていてもよい。

透かし入り文書出力部１１は以上のように構成されている。出力デバイス１０７が出力する印刷媒体１０８は，元の文書に対して埋め込み情報１０２を埋め込んで印刷されたものであり，物理的に保管・管理される。

（情報検出装置１３）
情報検出装置１３は，図１に示したように，入力デバイス１０９と，透かし検出部１１０と，透かし領域判定部１１１と，結果通知部１１２を備えて構成されている。以下に各構成要素について詳細に説明する。

入力デバイス１０９はスキャナなどの入力装置で，印刷媒体を多値階調の画像として計算機に取り込む。

透かし検出部１１０は入力画像に対してフィルタ処理を行い，埋め込まれた信号を検出する。検出された信号からシンボルを復元し，埋め込まれた埋め込み情報１０２を取り出す。

本実施形態は以上のように構成されている。
次いで，情報埋め込み装置１１及び情報検出装置１３の動作について説明する。まず，図１〜図１１を参照しながら，情報埋め込み装置１１の動作について説明する。

（文書画像形成部１０４）
文書データ１０３はフォント情報やレイアウト情報を含むデータであり，ワープロソフト等で作成されるものとする。文書画像形成部１０４は，この文書データ１０３をもとに，文書が紙に印刷された状態の画像をページごとに作成する。この文書画像は白黒の二値画像であり，画像上で白い画素（値が１の画素）は背景であり，黒い画素（値が０の画素）は文字領域（インクが塗布される領域）であるものとする。

（透かし画像形成部１０５）
埋め込み情報１０２は文字，音声，画像などの各種データであり，透かし画像形成部１０５ではこの情報から文書画像の背景として重ね合わせる透かし画像を作成する。

図２は，透かし画像形成部１０５の処理の流れを示す流れ図である。
まず，埋め込み情報１０２をＮ元符号に変換する（ステップＳ１０１）。Ｎは任意であるが，本実施形態では説明を容易にするためＮ＝２とする。従って，ステップＳ１０１で生成される符号は２元符号であり，０と１のビット列で表現されるものとする。このステップＳ１０１ではデータをそのまま符号化してもよいし，データを暗号化したものを符号化してもよい。

次いで，符号語の各シンボルに対して透かし信号を割り当てる（ステップＳ１０２）。透かし信号とはドット（黒画素）の配列によって任意の波長と方向を持つ波を表現したものである。透かし信号については，さらに後述する。

さらに，符号化されたデータのビット列に対応する信号ユニットを透かし画像上に配置する（ステップＳ１０３）。

上記ステップＳ１０２において，符号語の各シンボルに対して割り当てる透かし信号について説明する。図３は透かし信号の一例を示す説明図である。

透かし信号の幅と高さをそれぞれＳｗ，Ｓｈとする。ＳｗとＳｈは異なっていてもよいが，本実施形態では説明を容易にするためＳｗ＝Ｓｈとする。長さの単位は画素数であり，図３の例ではＳｗ＝Ｓｈ＝１２である。これらの信号が紙面に印刷されたときの大きさは，透かし画像の解像度に依存しており，例えば透かし画像が６００ｄｐｉ（ｄｏｔ ｐｅｒ ｉｎｃｈ：解像度の単位であり，１インチ当たりのドット数）の画像であるとしたならば，図３の透かし信号の幅と高さは，印刷文書上で１２／６００＝０．０２（インチ）となる。

以下，幅と高さがＳｗ，Ｓｈの矩形を１つの信号の単位として「信号ユニット」と称する。図３（１）は，ドット間の距離が水平軸に対してａｒｃｔａｎ（３）（ａｒｃｔａｎはｔａｎの逆関数）の方向に密であり，波の伝搬方向はａｒｃｔａｎ（−１／３）である。以下，この信号ユニットをユニットＡと称する。図３（２）はドット間の距離が水平軸に対してａｒｃｔａｎ（−３）の方向に密であり，波の伝搬方向はａｒｃｔａｎ（１／３）である。以下，この信号ユニットをユニットＢと称する。

図４は，図３（１）の画素値の変化をａｒｃｔａｎ（１／３）の方向から見た断面図である。図４において，ドットが配列されている部分が波の最小値の腹（振幅が最大となる点）となり，ドットが配列されていない部分は波の最大値の腹となっている。

また，ドットが密に配列されている領域はそれぞれ１ユニットの中に２つ存在するため，この例では１ユニットあたりの周波数は２となる。波の伝播方向はドットが密に配列されている方向に垂直となるため，ユニットＡの波は水平方向に対してａｒｃｔａｎ（−１／３），ユニットＢの波はａｒｃｔａｎ（１／３）となる。なお，ａｒｃｔａｎ（ａ）の方向とａｃｒｔａｎ（ｂ）の方向が垂直のとき，ａ×ｂ＝−１である。

本実施形態では，ユニットＡで表現される透かし信号にシンボル０を割り当て，ユニットＢで表現される透かし信号にシンボル１を割り当てる。また，これらをシンボルユニットと称する。

透かし信号には図３（１），（２）で示されるもの以外にも，例えば図５（３）〜（５）で示されるようなドット配列が考えられる。図５（３）は，ドット間の距離が水平軸に対してａｒｃｔａｎ（１／３）の方向に密であり，波の伝搬方向はａｒｃｔａｎ（−３）である。以下，この信号ユニットをユニットＣと称する。図５（４）は，ドット間の距離が水平軸に対してａｒｃｔａｎ（−１／３）の方向に密であり，波の伝搬方向はａｒｃｔａｎ（３）である。以下，この信号ユニットをユニットＤと称する。図５（５）は，ドット間の距離が水平軸に対してａｒｃｔａｎ（１）の方向に密であり，波の伝搬方向はａｒｃｔａｎ（−１）である。なお，図５（５）は，ドット間の距離が水平軸に対してａｒｃｔａｎ（−１）の方向に密であり，波の伝搬方向はａｒｃｔａｎ（１）であると考えることもできる。以下，この信号ユニットをユニットＥと称する。

このようにして，先に割り当てた組み合わせ以外にも，シンボル０とシンボル１を割り当てるユニットの組み合わせのパターンが複数考えられるため，どの透かし信号がどのシンボルに割り当てられているかを秘密にして第三者（不正者）が埋め込まれた信号を簡単に解読できないようにすることもできる。

さらに，図２に示したステップＳ１０２で，埋め込み情報１０２を４元符号で符号化した場合には，例えば，ユニットＡに符号語のシンボル０を，ユニットＢにシンボル１を，ユニットＣにシンボル２を，ユニットＤにシンボル３を割り当てることも可能である

図３，図５に示した透かし信号の一例においては，１ユニット中のドットの数をすべて等しくしているため，これらのユニットを隙間なく並べることにより，透かし画像の見かけの濃淡が均一となる。したがって印刷された紙面上では，単一の濃度を持つグレー画像が背景として埋め込まれているように見える。

このような効果を出すために，例えば，ユニットＥを背景ユニット（シンボルが割り当てられていない信号ユニット）と定義し，これを隙間なく並べて透かし画像の背景とし，シンボルユニット（ユニットＡ，ユニットＢ）を透かし画像に埋め込む場合は，埋め込もうとする位置の背景ユニット（ユニットＥ）とシンボルユニット（ユニットＡ，ユニットＢ）とを入れ替える。

図６（１）はユニットＥを背景ユニットと定義し，これを隙間なく並べて透かし画像の背景とした場合を示す説明図である。図６（２）は図６（１）の背景画像の中にユニットＡを埋め込んだ一例を示し，図６（３）は図６（１）の背景画像の中にユニットＢを埋め込んだ一例を示している。本実施形態では，背景ユニットを透かし画像の背景とする方法について説明するが，シンボルユニットのみを配置することによって透かし画像を生成してもよい。

次いで，符号語の１シンボルを透かし画像に埋め込む方法について，図７を参照しながら説明する。

図７は，透かし画像へのシンボル埋め込み方法の一例を示す説明図である。ここでは，例として「０１０１」というビット列を埋め込む場合について説明する。

図７（１），（２）に示すように，同じシンボルユニットを繰り返し埋め込む。これは文書中の文字が埋め込んだシンボルユニットの上に重なった場合，信号検出時に検出されなくなることを防ぐためであり，シンボルユニットの繰り返し数と配置のパターン（以下，ユニットパターンと称する。）は任意である。

すなわち，ユニットパターンの一例として，図７（１）のように繰り返し数を４（１つのユニットパターン中に４つのシンボルユニットが存在する）にしたり，図７（２）のように繰り返し数を２（１つのユニットパターン中に２つのシンボルユニットが存在する）にしたりすることができ，あるいは，繰り返し数を１（１つのユニットパターン中には１つのシンボルユニットだけが存在する）としてもよい。

また，図７（１），（２）は１つのシンボルユニットに対して１つのシンボルが与えられているが，図７（３）のようにシンボルユニットの配置パターンに対してシンボルを与えてもよい。

１ページ分の透かし画像の中に何ビットの情報量を埋め込むことができるかは，信号ユニットの大きさ，ユニットパターンの大きさ，文書画像の大きさに依存する。文書画像の水平方向と垂直方向にいくつの信号を埋め込んだかは，既知として信号検出を行ってもよいし，入力装置から入力された画像の大きさと信号ユニットの大きさから逆算してもよい。

１ページ分の透かし画像の水平方向にＰｗ個，垂直方向にＰｈ個のユニットパターンが埋め込めるとすると，画像中の任意の位置のユニットパターンをＵ（ｘ，ｙ），ｘ＝１〜Ｐｗ，ｙ＝１〜Ｐｈと表現し，Ｕ（ｘ，ｙ）を「ユニットパターン行列」と称することにする。また，１ページに埋め込むことができるビット数を「埋め込みビット数」と称する。埋め込みビット数はＰｗ×Ｐｈである。

図８は，埋め込み情報１０２を透かし画像に埋め込む方法について示した流れ図である。
ここでは１枚（１ページ分）の透かし画像に，同じ情報を繰り返し埋め込む場合について説明する。同じ情報を繰り返し埋め込むことにより，透かし画像と文書画像を重ね合わせたときに１つのユニットパターン全体が塗りつぶされるなどして埋め込み情報が消失するような場合でも，埋め込んだ情報を取り出すことを可能とするためである。

まず，埋め込み情報１０２をＮ元符号に変換する（ステップＳ２０１）。図２のステップＳ１０１と同様である。以下では，符号化されたデータをデータ符号と称し，ユニットパターンの組み合わせによりデータ符号を表現したものをデータ符号ユニットＤｕと称する。

次いで，データ符号の符号長（ここではビット数）と埋め込みビット数から，１枚の画像にデータ符号ユニットを何度繰り返し埋め込むことができるかを計算する（ステップＳ２０２）。本実施形態ではデータ符号の符号長データをユニットパターン行列の第１行に挿入するものとする。データ符号の符号長を固定長として符号長データは透かし画像には埋め込まないようにしてもよい。

データ符号ユニットを埋め込む回数Ｄｎは，データ符号長をＣｎとして以下の式で計算される。

ここで剰余をＲｎ（Ｒｎ＝Ｃｎ−（Ｐｗ×（Ｐｈ−１）））とすると，ユニットパターン行列にはＤｎ回のデータ符号ユニットおよびデータ符号の先頭Ｒｎビット分に相当するユニットパターンを埋め込むことになる。ただし，剰余部分のＲｎビットは必ずしも埋め込まなくてもよい。

図９の説明では，ユニットパターン行列のサイズを９×１１（１１行９列），データ符号長を１２（図中で０〜１１の番号がついたものがデータ符号の各符号語を表わす）とする。

次いで，ユニットパターン行列の第１行目に符号長データを埋め込む（ステップＳ２０３）。図９の例では符号長を９ビットのデータで表現して１度だけ埋め込んでいる例を説明しているが，ユニットパターン行列の幅Ｐｗが十分大きい場合，データ符号と同様に符号長データを繰り返し埋め込むこともできる。

さらに，ユニットパターン行列の第２行以降に，データ符号ユニットを繰り返し埋め込む（ステップＳ２０４）。図９で示すようにデータ符号のＭＳＢ（ｍｏｓｔ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｂｉｔ）またはＬＳＢ（ｌｅａｓｔ ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔ ｂｉｔ）から順に行方向に埋め込む。図９の例ではデータ符号ユニットを７回，およびデータ符号の先頭６ビットを埋め込んでいる例を示している。

データの埋め込み方法は図９のように行方向に連続になるように埋め込んでもよいし，列方向に連続になるように埋め込んでもよい。

以上，透かし画像形成部１０５における，透かし画像について説明した。次いで，情報埋め込み装置１１の透かし入り文書画像合成部１０６について説明する。

（透かし入り文書画像合成部１０６）
透かし入り文書画像合成部１０６では，文書画像形成部１０４で作成した文書画像と，透かし画像形成部で作成した透かし画像を重ね合わせる。透かし入り文書画像の各画素の値は，文書画像と透かし画像の対応する画素値の論理積演算（ＡＮＤ）によって計算する。すなわち，文書画像と透かし画像のどちらかが０（黒）であれば，透かし入り文書画像の画素値は０（黒），それ以外は１（白）となる。

図１０は，透かし入り文書画像の一例を示す説明図である。図１１は，図１０の一部を拡大して示した説明図である。ここで，ユニットパターンは図７（１）のパターンを用いている。透かし入り文書画像は，出力デバイス１０７により印刷媒体１０８として出力される。

以上，情報埋め込み装置１１の動作について説明した。
次いで，図１，及び，図１２〜図２０を参照しながら，情報検出装置１３の動作について説明する。

（透かし検出部１１０）
図１２は，透かし検出部１１０の処理の流れを示す流れ図である。
まず，スキャナなどの入力デバイス１０９によって印刷媒体１０８を入力し，透かし入り文書画像を計算機のメモリ等に入力する（ステップＳ３０１）。この画像を入力画像と称する。入力画像は多値画像であり，以下では２５６階調のグレイ画像として説明する。また入力画像の解像度（入力デバイス１０９で読み込むときの解像度）は，上記情報埋め込み装置１１で作成した透かし入り文書画像と異なっていてもよいが，ここでは上記情報埋め込み装置１１で作成した画像と同じ解像度であるとして説明する。また，入力画像は回転や伸縮などの補正が行われているものとする。

次いで，入力画像の大きさと信号ユニットの大きさから，ユニットパターンがいくつ埋め込まれているかを計算する（ステップＳ３０２）。例えば入力画像の大きさがＷ（幅）×Ｈ（高さ）であるとして，信号ユニットの大きさをＳｗ×Ｓｈ，ユニットパターンはＵｗ×Ｕｈ個のユニットから構成されるとすると，入力画像中に埋め込まれているユニットパターンの数（Ｎ＝Ｐｗ×Ｐｈ）は以下のように計算される。

ただし，情報埋め込み装置１１と情報検出装置１３で解像度が異なる場合には，それらの解像度の比によって入力画像中の信号ユニットの大きさを正規化した後，上記の計算を行う。

次いで，ステップＳ３０２で計算したユニットパターン数をもとに入力画像に対してユニットパターンの区切り位置を設定する（ステップＳ３０３）。図１３は入力画像（図１３（１））と，ユニットパターンの区切り位置を設定した後の入力画像（図１３（２））の一例を示している。

次いで，ユニットパターンの区切りごとにシンボルユニットの検出を行い，ユニットパターン行列を復元する（ステップＳ３０４）。以下に，信号検出の詳細を説明する。

図１４は，入力画像中における，図３（１）に示したユニットＡに対応する領域の一例を示した説明図である。図３では信号ユニットは二値画像であるが，ここでは多値画像である。二値画像を印刷した場合，インクのにじみなどが原因で濃淡が連続的に変化するため，図１４のようにドットの周囲が白と黒の中間色になる。したがって図１４を波の伝播方向と平行な方向から見た断面図は図１５のようになる。図４が矩形波であるのに対し，図１５は滑らかな波となる。

また，実際には紙の厚さの局所的な変化や，印刷文書の汚れ，出力デバイスや画像入力デバイスの不安定性などの要因により，入力画像中には多くの雑音成分が付加されることになるが，ここでは雑音成分のない場合について説明する。しかしながら，ここで説明する方法を用いれば，雑音成分が付加された画像に対しても安定した信号検出を行うことができる。

以下では入力画像から信号ユニットを検出するために，波の周波数と方向，および影響範囲を同時に定義できる二次元ウェーブレットフィルタを用いる。以下では，二次元ウェーブレットフィルタの一つであるガボールフィルタを用いる例を示すが，ガボールフィルタと同様な性質を持つフィルタであれば，必ずしもガボールフィルタである必要はなく，さらには信号ユニットと同じドットパターンを持つテンプレートを定義してパターンマッチングを行うなどの方法でもよい。

以下にガボールフィルタＧ（ｘ，ｙ），ｘ＝０〜ｇｗ−１，ｙ＝０〜ｇｈ−１を示す。ｇｗ，ｇｈはフィルタのサイズであり，ここでは上記情報埋め込み装置１１で埋め込んだ信号ユニットと同じ大きさである。

信号検出には透かし画像に埋め込んだシンボルユニットと周波数，波の方向，および大きさが等しいガボールフィルタを，埋め込んだ信号ユニットの種類と同じ数だけ用意する。ここでは図３のユニットＡとユニットＢに対応するガボールフィルタをフィルタＡ，フィルタＢと称する。

入力画像中の任意の位置でのフィルタ出力値はフィルタと画像間のコンボリューションにより計算する。ガボールフィルタの場合は実数フィルタと虚数フィルタ（虚数フィルタは実数フィルタと半波長分位相がずれたフィルタ）が存在するため，それらの２乗平均値をフィルタ出力値とする。例えば，フィルタＡの実数フィルタと画像間のコンボリューションがＲｃ，虚数フィルタとのコンボリューションがＩｃであったとすると，出力値Ｆ（Ａ）は以下の式で計算する。

図１６は，ステップＳ３０３によって区切られたユニットパターンＵ（ｘ，ｙ）中に埋め込まれているシンボルユニットがユニットＡであるかユニットＢであるかを判定する方法について説明する説明図である。

ユニットパターンＵ（ｘ，ｙ）に対するシンボル判定ステップを以下のように行う。
（１）フィルタＡの位置を移動しながら，ユニットパターンＵ（ｘ，ｙ）中のすべての位置についてＦ（Ａ）を計算した結果の最大値をユニットパターンＵ（ｘ，ｙ）に対するフィルタＡの出力値とし，これをＦｕ（Ａ，ｘ，ｙ）とする。
（２）ユニットパターンＵ（ｘ，ｙ）に対するフィルタＢの出力値を（１）と同様に計算し，これをＦｕ（Ｂ，ｘ，ｙ）とする。
（３）Ｆｕ（Ａ，ｘ，ｙ）とＦｕ（Ｂ，ｘ，ｙ）を比較し，Ｆｕ（Ａ，ｘ，ｙ）≧Ｆｕ（Ｂ，ｘ，ｙ）であればユニットパターンＵ（ｘ，ｙ）に埋め込まれているシンボルユニットはユニットＡであると判定し，Ｆｕ（Ａ，ｘ，ｙ）＜Ｆｕ（Ｂ，ｘ，ｙ）であればユニットパターンＵ（ｘ，ｙ）に埋め込まれているシンボルユニットはユニットＢであると判定する。

（１），（２）において，フィルタを移動するステップ幅は任意であり，ユニットパターン上の代表的な位置での出力値のみを計算してもよい。また，（３）でＦｕ（Ａ，ｘ，ｙ）とＦｕ（Ｂ，ｘ，ｙ）の差の絶対値があらかじめ定めておいた閾値以下であった場合には判定不能としてもよい。

また（１）において，フィルタをずらしながらコンボリューションを計算する過程で，Ｆ（Ａ）の最大値があらかじめ定めた閾値を超えた場合に，ただちにＵ（ｘ，ｙ）に埋め込まれているシンボルユニットはユニットＡであると判定して処理を中止してもよい。（２）においても同様に，Ｆ（Ｂ）の最大値があらかじめ定めた閾値を超えた場合に，ただちにＵ（ｘ，ｙ）に埋め込まれているシンボルユニットはユニットＢであると判定してもよい。

以上，信号検出（ステップＳ３０４）の詳細について説明した。再び，図１２の流れ図に戻り，以降のステップＳ３０５について説明する。ステップＳ３０５では，ユニットパターン行列のシンボルを連結してデータ符号を再構成し，元の情報を復元する。

図１７は情報復元の一例を示す説明図である。情報復元のステップは以下の通りである。
（１）各ユニットパターンに埋め込まれているシンボルを検出する（図１７（１））。
（２）シンボルを連結してデータ符号を復元する（図１７（２））。
（３）データ符号を復号して埋め込まれた情報を取り出す（図１７（３））。

図１８〜図２０はデータ符号の復元方法の一例を示す説明図である。復元方法は基本的に図８の逆の処理となる。

まず，ユニットパターン行列の第１行から符号長データ部分を取り出して，埋め込まれたデータ符号の符号長を得る（ステップＳ４０１）。

次いで，ユニットパターン行列のサイズとＳ４０１で得たデータ符号の符号長をもとに，データ符号ユニットを埋め込んだ回数Ｄｎおよび剰余Ｒｎを計算する（ステップＳ４０２）。

次いで，ユニットパターン行列の２行目以降からステップＳ２０３と逆の方法でデータ符号ユニットを取り出す（ステップＳ４０３）。図１９の例ではＵ（１，２）（２行１列）から順に１２個のパターンユニットごとに分解する（Ｕ（１，２）〜Ｕ（３，３），Ｕ（４，３）〜Ｕ（６，４），・・・）。Ｄｎ＝７，Ｒｎ＝６であるため，１２個のパターンユニット（データ符号ユニット）は７回取り出され，剰余として６個（データ符号ユニットの上位６個に相当する）のユニットパターン（Ｕ（４，１１）〜Ｕ（９，１１））が取り出される。

次いで，ステップＳ４０３で取り出したデータ符号ユニットに対してビット確信度演算を行うことにより，埋め込んだデータ符号を再構成する（ステップＳ４０４）。以下，ビット確信度演算について説明する。

図２０のようにユニットパターン行列の２行１列目から最初に取り出されたデ−外符号ユニットをＤｕ（１，１）〜Ｄｕ（１２，１）とし，順次Ｄｕ（１，２）〜Ｄｕ（１２，２），・・・，と表記する。また，剰余部分はＤｕ（１，８）〜Ｄｕ（６，８）とする。ビット確信度演算は各データ符号ユニットの要素ごとに多数決を取るなどして，データ符号の各シンボルの値を決定することである。これにより，文字領域との重なりや紙面の汚れなどが原因で，任意のデータ符号ユニット中の任意のユニットから正しく信号検出を行えなかった場合（ビット反転エラーなど）でも，最終的に正しくデータ符号を復元することができる。

具体的には例えばデータ符号の１ビット目は，Ｄｕ（１，１），Ｄｕ（１，２），・・・，Ｄｕ（１，８）の信号検出結果が１である方が多い場合には１と判定し，０である方が多い場合には０と判定する。同様にデータ符号の２ビット目はＤｕ（２，１），Ｄｕ（２，２），・・・，Ｄｕ（２，８）の信号検出結果による多数決によって判定し，データ符号の１２ビット目はＤｕ（１２，１），Ｄｕ（１２，２），・・・，Ｄｕ（１２，７）（Ｄｕ（１２，８）は存在しないためＤｕ（１２，７）までとなる）の信号検出結果による多数決によって判定する。

ビット確信度演算は，図１６の信号検出フィルタの出力値を加算することによっても行うこともできる。これは，例えば図３（１）のユニットＡに０のシンボルが割り当てられ，図３（２）のユニットＢに１のシンボルが割り当てられているものとし，Ｄｕ（ｍ，ｎ）に対するフィルタＡによる出力値の最大値をＤｆ（Ａ，ｍ，ｎ），Ｄｕ（ｍ，ｎ）に対するフィルタＢによる出力値の最大値をＤｆ（Ｂ，ｍ，ｎ）とすると，データ符号のＭビット目は，

の場合は１と判定し，それ以外の場合は０と判定する。ただし，Ｎ＜Ｒｎの場合はＤｆの加算はｎ＝１〜Ｒｎ＋１までとなる。

ここではデータ符号を繰り返し埋め込む場合について説明したが，データを符号化する際に誤り訂正符号などを用いることにより，データ符号ユニットの繰り返しを行わないような方法も実現できる。

以上詳細に説明したように，本実施形態によれば，以下のような優れた効果がある。
（１−１）ドットの配列の違いにより埋め込み情報を表現するため，元の文書のフォント，文字間や行間のピッチに対する変更を伴わない。
（１−２）シンボルを割り当てているドットパターンと，シンボルを割り当てていないドットパターンの濃度（一定区間内のドットの数）が等しいため，人の目には文書の背景に一様な濃度の網掛けがされているように見え，情報の存在が目立たない。
（１−３）シンボルを割り当てているドットパターンと割り当てていないドットパターンを秘密にしておくことで，埋め込まれている情報の解読が困難となる。
（１−４）情報を表わすパターンは細かいドットの集まりで，文書の背景として一面に埋め込まれているため，埋め込みアルゴリズムが公開されたとしても，印刷された文書に対する埋め込み情報の改ざんが困難となる。
（１−５）波（濃淡変化）の方向の違いにより埋め込み信号を検出するため（１画素単位の詳細な検出を行わないので），印刷文書に多少の汚れなどがあった場合でも，安定した情報検出を行うことができる。
（１−６）同じ情報を繰り返し埋め込み，検出時には繰り返し埋め込まれた情報のすべてを利用して情報復元を行うため，大きなフォントの文字によって信号部分が隠されたり，用紙が汚れていたりすることによる部分的な情報の欠落が発生しても，安定して埋め込んだ情報を取り出すことができる。

（第２の実施形態）
図２１は，第２の実施形態の構成を示す図である。
本実施形態にかかる画像処理システム１０の構成は，図２１に示したように，第１の実施形態（図１）の情報検出装置１３を情報検出装置１２に置き換えたものである。本実施形態の情報検出装置１２は，第１の実施形態の情報検出装置１３の構成要素に加え，透かし領域判定部１１１と結果通知部１１２を備えたことを特徴とする。他の構成要素については，第１の実施形態と実質的に同様であるため，重複説明を省略する。

透かし領域判定部１１１は，検出された信号を集計し，透かし信号領域が入力画像境界に透かし領域が接しているかを判定する機能部である。詳細には，透かし検出部１１０により検出された入力画像上の付加情報たる埋め込み情報１０２から，付加情報領域が入力画像内に不足なく存在するかを判定する。そして，付加情報領域が不足していると判定した場合に，不足領域の位置や方向を検出する。透かし領域判定部１１１の機能のうち，不足領域の位置や方向の検出については，本実施形態以降の実施形態で説明する。

判定結果通知部１１２は，透かし領域が入力画像内に不足していると判定された場合において，判定結果をもとに，不足している領域の方向を使用者に通知（出力）する機能部である。

本実施形態は以上のように構成されている。
次いで，本実施形態の動作について説明する。以下では，第１の実施形態への追加機能についてのみ説明する。

図２２は，第２の実施形態における透かし領域判定部１１１の動作を示すフローチャートである。

＜逆回転補正処理（ステップＳ２１）＞
入力画像の境界線方向を得るために，透かし信号検出で得られた信号位置情報を回転補正で得られた補正角を正負逆に適用し，入力画像と同角度に戻す。

＜境界近傍探索処理（ステップＳ２２）＞
図２３（ａ）に示したように，入力画像２１の境界線付近に透かし信号２２が検出されているかを探索する。探索の範囲（境界近傍探索範囲）２３は，例えば境界線から内側へ一定ピクセル分などとする。

＜透かし領域判定処理（ステップＳ２３）＞
境界近傍探索処理（ステップＳ２２）で得られた境界線付近の信号数により，入力画像境界に透かし領域が接しているかを判定する。判定方法は，図２３（ｂ）に示したように，例えば境界近傍領域内で境界と法線方向信号数を集計し，閾値ｐ_N以上の信号が一辺内に閾値ｑ_Ｎ以上存在するならば接していると判定する，などとする。

（第２の実施形態の効果）
以上のように，第２の実施形態によれば，入力画像の境界付近を探索することによって，透かし領域が入力画像から外れているかを判別でき，その結果をユーザに通知することにより，透かし検出の精度を向上させることができる。

（第３の実施形態）
本実施形態の構成は，上記第２の実施形態（図２１）と実質的に同様のため，重複説明を省略する。

図２４は，第３の実施形態における透かし領域判定部１１１の動作を示すフローチャートである。第２の実施形態において，透かし領域判定部１１１に境界線方向の導出と境界線方向の透かし信号探索処理を用いたものである。

＜境界線方向導出処理（ステップＳ３１）＞
透かし画像の回転補正処理における回転補正角θを用いて，入力画像の補正前の境界線方向を得る。境界線方向は，例えば入力画像が矩形である場合にはθ，θ＋πである。

＜透かし信号探索処理（ステップＳ３２）＞
得られた境界線方向を利用して境界線方向に沿った透かし信号の境界を求める。図２５（ａ）に示したように，回転補正済み入力画像３１の各境界線に対して，法線方向に透かし信号の集計値を計測する。

＜透かし領域判定処理（ステップＳ３３）＞
透かし信号探索処理（ステップＳ３２）で得られた集計値により，入力画像領域の境界付近でかつ急激に減少している位置を不足領域境界とし，入力画像範囲３２の境界に透かし信号領域３３が接しているかを判定する。判定方法は，図２３（ｂ）に示したように，例えば集計値を２回微分した値の絶対値が一定の閾値以上となる位置（グラフの傾きの変化が一定の閾値以上となる点）を境界とする，などとする。

（第３の実施形態の効果）
以上説明したように，第３の実施形態によれば，透かし検出で得られた信号位置情報の逆回転補正処理を行うことなく，入力画像の境界付近に透かし信号が存在しているかを判定できる。

（第４の実施形態）
本実施形態の構成は，上記第２の実施形態（図２１）と実質的に同様のため，重複説明を省略する。ただし，透かし画像形成部１０５において，透かし領域の境界を表す透かし境界信号を埋め込む。透かし境界信号は，専用の信号パターンであってもよいし，透かし信号の特定のパターンを用いてもよい。

図２６は，第４の実施形態における透かし領域判定部１１１の動作を示すフローチャートである。第２の実施形態において，透かし領域判定部１１１に境界信号の検出と境界線信号の閉路探索処理を用いたものである。

＜境界信号検出処理（ステップＳ４１）＞
図２７（ａ）に示したように，回転補正済み入力画像４１のうち，入力画像範囲４２の境界部分に埋め込まれた透かし境界信号４３を検出する。透かし境界信号４３は，透かし信号領域４４の境界部分に埋め込まれている。境界線信号の検出は，透かし検出部１１０と同様の方法で行うことができる。

＜境界信号閉路探索処理（ステップＳ４２）＞
境界信号検出処理（ステップＳ４１）で検出された透かし境界信号４３について，隣接する信号によって閉路が形成されているかを探索する。例えば図２７（ｂ）に示したように，隣接する境界信号を順次連結し，ラベリングを行う。連結先の信号がすでにラベリング済みであれば，透かし境界信号４３が閉路を形成していると判断する。一方，境界信号の端点４５が途切れていれば，透かし境界信号４３が閉路を形成していないと判断する。

＜透かし領域判定処理（ステップＳ４３）＞
境界信号閉路探索処理（ステップＳ４２）で得られた境界信号の閉路情報において，閉路が形成されている場合はその透かし領域は入力画像内に不足なく存在していると判定する。閉路が形成されていない場合は，境界信号の端点方向に透かし領域が不足していると判定する。

（第４の実施形態の効果）
以上説明したように，第４の実施形態によれば，第２の実施形態の効果に加えて，適切に不足領域の方向を判定することができる。

（第５の実施形態）
本実施形態の構成は，上記第２の実施形態（図２１）と実質的に同様のため，重複説明を省略する。ただし，透かし画像形成部１０５において，透かし領域の特定の位置に位置情報信号を配置する。

位置情報信号は埋め込み透かし全体とは独立して情報読み取りできる信号であり，透かし領域内における自己の位置を情報として埋め込む。位置情報信号５１は，例えば図２８に示したように構成される。位置情報を持つ信号（位置情報信号本体）５２の境界位置に，情報埋め込みに用いる透かし信号領域５４とは異なる周波数特徴を有する位置情報用境界信号５３で囲んで配置する。位置情報信号５１を配置する位置は，例えば格子点上に配置してもよいし，領域の不足は主に領域の端付近で発生すると考えられるため，透かし領域の端に密になるよう配置してもよい。

図２９は，第５の実施形態における透かし領域判定部１１１の動作を示すフローチャートである。第２の実施形態において，透かし領域判定部１１１に位置情報信号の復号処理と集計処理を用いたものである。

＜位置情報信号復号処理（ステップＳ５１）＞
入力画像５５から位置情報信号５１を検出，復号を行い，検出可能な位置情報を読み取る。図３０（ａ）に示したように，入力画像５５と，透かし入り媒体５６上の透かし領域５７との重なった領域にある位置情報信号５１を検出する。

＜位置情報集計処理（ステップＳ５２）＞
位置情報信号復号処理（ステップＳ５１）で得られた位置情報を集計する。図３０（ｂ）に示したように，検出された位置情報信号５１に含まれる透かしの全領域の大きさを抽出し，仮想的に推定透かし領域５９を作成する。推定透かし領域５９内に各位置情報の位置を配置し，位置情報の位置を内包する検出透かし領域５８を作成する。

＜透かし領域判定処理（ステップＳ５３）＞
位置情報集計処理（ステップＳ５２）で作成した推定透かし領域５９と，検出透かし領域５８との比較を行い，位置情報５１が検出されなかった領域を求め，入力画像における透かしの不足領域として判定する。

（第５の実施形態の効果）
第５の実施形態によれば，透かし領域に不足のある入力画像においても，透かし領域の全体の範囲を算定することができる。このようにして，不足部分の範囲を使用者に通知することができ，利便性が向上する。

（第６の実施形態）
本実施形態の構成は，上記第２の実施形態（図２１）と実質的に同様のため，重複説明を省略する。ただし，透かし画像形成部１０５において，透かし領域を各々が独立して情報読み取りできる分割小領域の集合として構成する。分割小領域は，例えば格子状に分割された領域とする。分割小領域内には，透かし領域全体の範囲の情報および当該小領域の透かし領域内の位置情報が埋め込まれる。また，署名情報など重要な情報は複数の小領域内に冗長して埋め込まれる。

図３１は，第６の実施形態における透かし領域判定部１１１の動作を示すフローチャートである。第２の実施形態において，透かし判定部に分割小領域透かしの復号処理と集計処理を用いたものである。

＜透かし小領域復号処理（ステップＳ６１）＞
入力画像内の分割小領域について情報の復号を行う。復号の手段は上記第１の実施形態と実質的に同様であるが，対象領域は透かし領域の一部分である。図３２（ａ）に示したように，入力画像６１と，透かし入り媒体６２上の透かし領域６３との重なった領域にある位置情報信号６４を検出する。

＜位置情報集計処理（ステップＳ６２）＞
透かし小領域復号処理（ステップＳ６１）で得られた分割小領域の透かし情報を集計する。図３２（ｂ）に示したように，検出された位置情報信号６４から，透かしの全領域（推定全透かし領域）６６とその内部の分割小領域（透かし小領域）６５を作成する。

＜透かし領域判定処理（ステップＳ６３）＞
位置情報集計処理（ステップＳ６２）で透かし領域内の位置情報６４が検出できなかった領域を求め，入力画像における透かしの不足領域として判定する。

（第６の実施形態の効果）
第６の実施形態によれば，第５の実施形態の効果に加えて，復号できた分割小領域内の情報を読み取ることができる。そのため，重要な情報などを冗長して埋め込んでおけば，復号できた分割小領域からその情報を読み取ることができるので，情報検出の信頼性が向上する。

以上，添付図面を参照しながら本発明にかかる情報検出装置，情報埋め込み装置，画像処理システム，情報検出方法，および情報埋め込み方法の好適な実施形態について説明したが，本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

例えば，上記実施形態で説明した情報検出装置１２，１３は，例えば携帯電話などの携帯端末機やデジタルカメラなどとして実現することも可能である。この場合，入力デバイス１０９は，デジタルカメラの撮像機能や，携帯端末機のカメラ機能（カメラ付き携帯電話など）あるいは赤外線通信機能などで実現することができる。また，結果通知部１１２は，デジタルカメラや携帯端末機の液晶モニタとして実現することができる。

本発明は，印刷媒体上の電子透かしを用いた，情報の埋め込み／読み取り処理に利用可能であり，特に，情報検出装置，情報埋め込み装置，画像処理システム，情報検出方法，および情報埋め込み方法として利用可能である。

第１の実施形態にかかる情報埋め込み装置及び情報検出装置の構成を示す説明図である。 情報埋め込み方法の処理の流れを示す流れ図である。 信号ユニットの一例を示す説明図であり，（１）はユニットＡを，（２）はユニットＢを示している。 図３（１）の画素値の変化をａｒｃｔａｎ（１／３）の方向から見た断面図である。 信号ユニットの一例を示す説明図であり，（３）はユニットＣを，（４）はユニットＤを，（５）はユニットＥを示している。 背景画像の説明図であり，（１）はユニットＥを背景ユニットと定義し，これを隙間なく並べた透かし画像の背景とした場合を示し，（２）は（１）の背景画像の中にユニットＡを埋め込んだ一例を示し，（３）は（１）の背景画像の中にユニットＢを埋め込んだ一例を示している。 透かし画像へのシンボル埋め込み方法の一例を示す説明図である。 埋め込み情報１０２を透かし画像に埋め込む方法について示した流れ図である。 透かし検出部１１０の処理の流れを示す流れ図である。 透かし入り文書画像の一例を示す説明図である。 図１０の一部を拡大して示した説明図である。 透かし検出部１１０の処理の流れを示す流れ図である。 （１）入力画像と，（２）ユニットパターンの区切り位置を設定した後の入力画像の一例を示す説明図である。 入力画像中におけるユニットＡに対応する領域の一例を示した説明図である。 図１４を波の伝播方向と平行な方向から見た断面図である。 ユニットパターンＵ（ｘ，ｙ）中に埋め込まれているシンボルユニットがユニットＡであるかユニットＢであるかを判定する方法について説明する説明図である。 情報復元の一例を示す説明図である。 データ符号の復元方法の一例を示す説明図である。 データ符号の復元方法の一例を示す説明図である。 データ符号の復元方法の一例を示す説明図である。 情報埋め込み装置と情報検出装置の構成を示す説明図である。 第２の実施形態における透かし領域判定部１１１の動作を示すフローチャートである。 第２の実施形態における透かし領域の判定方法を示す説明図である。 第３の実施形態における透かし領域判定部１１１の動作を示すフローチャートである。 第３の実施形態における透かし領域の判定方法を示す説明図である。 第４の実施形態における透かし領域判定部１１１の動作を示すフローチャートである。 第４の実施形態における透かし領域の判定方法を示す説明図である。 第５の実施形態における位置情報信号の説明図である。 第５の実施形態における透かし領域判定部１１１の動作を示すフローチャートである。 第５の実施形態における透かし領域の判定方法を示す説明図である。 第６の実施形態における透かし領域判定部１１１の動作を示すフローチャートである。 第６の実施形態における透かし領域の判定方法を示す説明図である。

符号の説明

１０ 画像処理システム
１１ 情報埋め込み装置
１２ 情報検出装置
１３ 情報検出装置
１０２ 埋め込み情報
１０３ 文書データ
１０４ 文書画像形成部
１０５ 透かし画像形成部
１０６ 透かし入り文書画像合成部
１０７ 出力デバイス
１０８ 印刷媒体
１０９ 入力デバイス
１１０ 透かし検出部
１１１ 透かし領域判定部
１１２ 結果通知部

Claims (27)

1. 入力画像上の付加情報を検出する情報検出装置であって，
   前記入力画像が入力される入力部と，
   前記入力画像上の付加情報を検出する検出部と，
   前記検出された付加情報から，付加情報領域が前記入力画像内に不足なく存在するかを判定し，前記付加情報領域が不足していると判定した場合に，不足領域の位置方向を検出する領域判定部と，
   前記不足領域の位置方向を出力する出力部と，
   を備えたことを特徴とする，情報検出装置。
2. 前記入力画像上の付加情報は，前記入力画像の全面に埋め込まれた情報であることを特徴とする，請求項１に記載の情報検出装置。
3. 前記入力画像上の付加情報は，前記入力画像の一部の領域に埋め込まれた情報であることを特徴とする，請求項１に記載の情報検出装置。
4. 前記領域判定部は，
   前記入力画像の境界付近の前記付加情報を集計し，前記付加情報領域が前記入力画像の境界に十分近いかを判断することにより，前記付加情報領域が前記入力画像内に不足なく存在するかを判定することを特徴とする，請求項１〜３のいずれかに記載の情報検出装置。
5. 前記領域判定部は，
   前記入力画像の境界に対して，法線方向に前記付加情報を収集することにより，前記付加情報領域が前記入力画像内に不足なく存在するかを判定することを特徴とする，請求項１〜３のいずれかに記載の情報検出装置。
6. 前記入力画像上の付加情報が，前記付加情報領域の境界付近に境界用の信号が配置されたものである場合に，
   前記領域判定部は，
   前記境界用の付加情報信号から前記付加情報領域の境界を検出し，前記検出された境界が閉路を形成しているかを判定することにより，前記付加情報領域が前記入力画像内に不足なく存在するかを判定することを特徴とする，請求項１〜３のいずれかに記載の情報検出装置。
7. 前記入力画像上の付加情報が，前記付加情報領域の内部に画像上の位置を表す位置情報信号が配置されたものである場合に，
   前記領域判定部は，
   付加情報領域に埋め込まれた位置情報信号を検出し，
   前記検出された位置情報から推定領域として前記付加情報領域全体の大きさを検出し，
   前記検出された位置情報から検出領域として前記推定領域内の付加情報を検出した位置を検出し，
   前記推定領域と前記検出領域から付加情報領域に不足があるかを判定することにより，前記付加情報領域が前記入力画像内に不足なく存在するかを判定することを特徴とする，請求項１〜３のいずれかに記載の情報検出装置。
8. 前記入力画像上の付加情報が，複数の独立して読み取りできる分割付加情報の集合である場合に，
   前記領域判定部は，
   付加情報領域に埋め込まれた位置情報信号を検出し，
   前記検出された位置情報から推定領域として付加情報領域全体の大きさを検出し，
   前記検出された位置情報から検出領域として前記推定領域内の付加情報を検出した位置を検出し，
   前記推定領域と前記検出領域から付加情報領域に不足があるかを判定することにより，前記付加情報領域が前記入力画像内に不足なく存在するかを判定することを特徴とする，請求項１〜３のいずれかに記載の情報検出装置。
9. 前記入力部は，前記入力画像を撮像する撮像手段であり，
   前記出力部は，情報を画面上に表示する表示手段であり，
   前記入力部，前記検出部，前記領域判定部，および前記出力部を，携帯可能な筐体に一体に備えたことを特徴とする，請求項１〜８のいずれかに記載の情報検出装置。
10. 画像上に付加情報を埋め込む情報埋め込み装置であって，
    前記画像上の付加情報として，付加情報領域の境界付近に境界用の信号を配置する画像形成部を備えたことを特徴とする，情報埋め込み装置。
11. 画像上に付加情報を埋め込む情報埋め込み装置であって，
    前記画像上の付加情報として，付加情報領域の内部に画像上の位置を表す位置情報信号を配置する画像形成部を備えたことを特徴とする，情報埋め込み装置。
12. 画像上に付加情報を埋め込む情報埋め込み装置であって，
    前記画像上の付加情報を，複数の独立して読み取りできる分割付加情報の集合として埋め込む画像形成部を備えたことを特徴とする，情報埋め込み装置。
13. 画像上に付加情報を埋め込む情報埋め込み装置と，入力画像上の付加情報を検出する情報検出装置とを含む画像処理システムであって，
    前記情報埋め込み装置は，前記画像上の付加情報として，付加情報領域の境界付近に境界用の信号を配置し，
    前記情報検出装置は，
    前記境界用の付加情報信号から前記付加情報領域の境界を検出し，前記検出された境界が閉路を形成しているかを判定することにより，前記付加情報領域が前記入力画像内に不足なく存在するかを判定することを特徴とする，画像処理システム。
14. 画像上に付加情報を埋め込む情報埋め込み装置と，入力画像上の付加情報を検出する情報検出装置とを含む画像処理システムであって，
    前記情報埋め込み装置は，前記画像上の付加情報として，付加情報領域の内部に画像上の位置を表す位置情報信号を配置し，
    前記情報検出装置は，
    付加情報領域に埋め込まれた位置情報信号を検出し，
    前記検出された位置情報から推定領域として付加情報領域全体の大きさを検出し，
    前記検出された位置情報から検出領域として前記推定領域内の付加情報を検出した位置を検出し，
    前記推定領域と前記検出領域から付加情報領域に不足があるかを判定することにより，前記付加情報領域が前記入力画像内に不足なく存在するかを判定することを特徴とする，画像処理システム。
15. 画像上に付加情報を埋め込む情報埋め込み装置と，入力画像上の付加情報を検出する情報検出装置とを含む画像処理システムであって，
    前記情報埋め込み装置は，前記画像上の付加情報を，複数の独立して読み取りできる分割付加情報の集合として埋め込み，
    前記情報検出装置は，
    付加情報領域に埋め込まれた位置情報信号を検出し，
    前記検出された位置情報から推定領域として付加情報領域全体の大きさを検出し，
    前記検出された位置情報から検出領域として前記推定領域内の付加情報を検出した位置を検出し，
    前記推定領域と前記検出領域から付加情報領域に不足があるかを判定することにより，前記付加情報領域が前記入力画像内に不足なく存在するかを判定することを特徴とする，画像処理システム。
16. 前記情報検出装置は，
    前記画像を撮像する撮像手段と，
    前記付加情報領域が前記入力画像内に不足なく存在するかを判定した判定結果を画面上に表示する表示手段とを備え，
    前記撮像手段および前記表示手段を，携帯可能な筐体に一体に備えた携帯端末機であることを特徴とする，請求項１３〜１５のいずれかに記載の画像処理システム。
17. 入力画像上の付加情報を検出する情報検出方法であって，
    前記入力画像が入力される入力工程と，
    前記入力画像上の付加情報を検出する検出工程と，
    前記検出された付加情報から，付加情報領域が前記入力画像内に不足なく存在するかを判定する領域判定工程と，
    前記付加情報領域が不足していると判定された場合に，不足領域の位置方向を検出する方向検出工程と，
    前記不足領域の位置方向を出力する出力工程と，
    を含むことを特徴とする，情報検出方法。
18. 前記入力画像上の付加情報は，前記入力画像の全面に埋め込まれた情報であることを特徴とする，請求項１６に記載の情報検出方法。
19. 前記入力画像上の付加情報は，前記入力画像の一部の領域に埋め込まれた情報であることを特徴とする，請求項１６に記載の情報検出方法。
20. 前記領域判定工程において，
    前記入力画像の境界付近の前記付加情報を集計し，前記付加情報領域が前記入力画像の境界に十分近いかを判断することにより，前記付加情報領域が前記入力画像内に不足なく存在するかを判定することを特徴とする，請求項１７〜１９のいずれかに記載の情報検出方法。
21. 前記領域判定工程において，
    前記入力画像の境界に対して，法線方向に前記付加情報を収集することにより，前記付加情報領域が前記入力画像内に不足なく存在するかを判定することを特徴とする，請求項１７〜１９のいずれかに記載の情報検出装置。
22. 前記入力画像上の付加情報が，前記付加情報領域の境界付近に境界用の信号が配置されたものである場合に，
    前記領域判定工程において，
    前記境界用の付加情報信号から前記付加情報領域の境界を検出し，前記検出された境界が閉路を形成しているかを判定することにより，前記付加情報領域が前記入力画像内に不足なく存在するかを判定することを特徴とする，請求項１７〜１９のいずれかに記載の情報検出方法。
23. 前記入力画像上の付加情報が，前記付加情報領域の内部に画像上の位置を表す位置情報信号が配置されたものである場合に，
    前記領域判定工程において，
    付加情報領域に埋め込まれた位置情報信号を検出し，
    前記検出された位置情報から推定領域として付加情報領域全体の大きさを検出し，
    前記検出された位置情報から検出領域として前記推定領域内の付加情報を検出した位置を検出し，
    前記推定領域と前記検出領域から付加情報領域に不足があるかを判定することにより，前記付加情報領域が前記入力画像内に不足なく存在するかを判定することを特徴とする，請求項１７〜１９のいずれかに記載の情報検出方法。
24. 前記入力画像上の付加情報が，複数の独立して読み取りできる分割付加情報の集合である場合に，
    前記領域判定工程において，
    付加情報領域に埋め込まれた位置情報信号を検出し，
    前記検出された位置情報から推定領域として付加情報領域全体の大きさを検出し，
    前記検出された位置情報から検出領域として前記推定領域内の付加情報を検出した位置を検出し，
    前記推定領域と前記検出領域から付加情報領域に不足があるかを判定することにより，前記付加情報領域が前記入力画像内に不足なく存在するかを判定することを特徴とする，請求項１７〜１９のいずれかに記載の情報検出方法。
25. 画像上に付加情報を埋め込む情報埋め込み方法であって，
    前記画像上の付加情報として，付加情報領域の境界付近に境界用の信号を配置する画像形成工程を含むことを特徴とする，情報埋め込み方法。
26. 画像上に付加情報を埋め込む情報埋め込み方法であって，
    前記画像上の付加情報として，付加情報領域の内部に画像上の位置を表す位置情報信号を配置する画像形成工程を含むことを特徴とする，情報埋め込み方法。
27. 画像上に付加情報を埋め込む情報埋め込み方法であって，
    前記画像上の付加情報を，複数の独立して読み取りできる分割付加情報の集合として埋め込む画像形成工程を含むことを特徴とする，情報埋め込み方法。

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